geoquimica parte 7 metamorfismo y rocas metamÓrficas

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Curso de Geoquimica, donde se abordara lo correspondoiente a el METAMORFISMO Y ROCAS METAMÓRFICAS

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  • S. Lo Mnaco, Geoqumica/2008

    TEMA 7: METAMORFISMO Y ROCAS METAMRFICAS

    OBJETIVOS 1. Conocer la definicin de metamorfismo. 2. Poder explicar en que condiciones ocurre el metamorfismo. Factores que lo favorecen. 3. Conocer la composicin qumica y mineralgica de las rocas metamrficas ms comunes. 4. Conocer y poder explicar algunos criterios qumicos que permitan establecer el tipo de roca o

    material precursor de una roca metamrfica dada (casos sencillos). 5. Saber la importancia que tiene la presencia de una sustancia voltil en una reaccin metamrfica

    desde el punto de vista de la termodinmica. 6. Saber como se divide el campo del metamorfismo y cuales son los factores que determinan cada

    una de dichas divisiones. 7. Para sistemas metamrficos sencillos, poder establecer el tipo de metamorfismo que ha ocurrido

    a partir de datos termodinmicos. 8. Conocer la definicin de metasomatismo. Tener idea del origen de las soluciones que causan el

    metasomatismo.

    METAMORFISMO Y ROCAS METAMRFICAS PROTOLITO METAMORFISMO PRODUCTO

    Rocas: gneas, Sedimentarias

    Rocas Metamrficas

    Proceso de metamorfismo El metamorfismo ocurre en el interior de la corteza, es el conjunto de reacciones (en estado slido) que afectan a una roca gnea o sedimentaria, sometida a nuevas condiciones de presin, temperatura y actividad qumica diferentes a las prevalecieron durante el proceso que las origin. Rocas metamrficas: Las rocas metamrficas son el resultado de la recristalizacin parcial o total (manteniendo el estado slido) de los minerales en las rocas preexistentes, por efecto de la temperatura, la presin y actividad qumica. Como resultado del metamorfismo se originan nuevos minerales, algunos permanecen sin cambio y pueden generarse en muchos casos nuevas texturas que son caractersticas de las rocas metamrficas. Composicin: Por lo general, se acepta que el metamorfismo es un proceso isoqumico, no hay introduccin de componentes en el sistema (externos a la roca) y se produce solo por cambios de presin y temperatura. La composicin qumica de la nueva roca que resulta del metamorfismo es aproximadamente igual a la del sustrato original. En determinadas situaciones, las reacciones en el ambiente de metamorfismo van acompaadas por la introduccin de componentes extraos a la roca debido a la accin de fluidos calientes que contienen otras especies qumicas. Como resultado la nueva roca formada tiene una composicin qumica diferente a la roca original, en este caso el proceso recibe el nombre de METASOMATISMO. La tendencia de las reacciones qumicas durante el metamorfismo es llevar las especies a un estado de equilibrio bajo las nuevas condiciones de presin y temperatura. A mayor diferencia entre la temperatura y la presin de formacin de la roca con la temperatura y la presin del metamorfismo, mayor es la tendencia a la reaccin.

  • S. Lo Mnaco, Geoqumica/2008

    Los factores del metamorfismo. En el metamorfismo se produce el cambio en una o varias de las condiciones de origen de las rocas, presin, temperatura, actividad qumica de fluidos y fuerzas deformantes. Durante el metamorfismo las rocas estn sujetas al efecto de estos cuatro parmetros, sin embargo, el grado de metamorfismo y la contribucin de cada uno de estos parmetros varan de un ambiente a otro. 1.- Presin: La presin aumenta de forma gradual con la profundidad, debido al peso de la columna de rocas que se sita en la parte superior (presin litosttica o presin de confinamiento). El enterramiento y los movimientos tectnicos (colisin continental, zonas de subduccin) pueden hacer variar la presin a la que est sometida una roca. Tambin es importante considerar la Presin de poros que ejercen los fluidos contenidos en los poros de los sedimentos o de las rocas que se estn compactando. Se refiere a presin local por salida de fluidos. Tanto la presin litosttica como la de poros son producto de fuerzas no direccionales. Consecuencias del aumento de la presin: Al aumentar la presin, los minerales presentes en las rocas estn sujetos a esfuerzos que tienden a comprimirlos, como consecuencia ocurre la recristalizacin en estructuras atmicas ms compactas o ms empacadas y de mayor densidad en comparacin al mineral original. Por efecto de la presin los minerales de las rocas son comprimidos, lo que origina esfuerzos diferenciales en los bordes de los granos, como consecuencia ocurre fusin localizada en las reas donde los esfuerzos son mayores y reprecipitacin en las zonas de menor esfuerzo. La mayor evidencia del efecto de la presin durante el metamorfismo son los minerales orientados perpendiculares a la direccin de la fuerza direccional actuante 2.- Temperatura: La temperatura aumenta con la profundidad debido al gradiente geotrmico (30 C/km), pero puede verse afectada por otros procesos, como la existencia zonas del manto ms calientes (zonas de dorsal, puntos calientes), ascenso de magmas, proximidad de intrusiones gneas y friccin tectnica. La temperatura provee la energa para las reacciones qumicas, es el principal agente del metamorfismo. El incremento de la temperatura conduce a las rocas a un comportamiento viscoplsticos que produce cambios en la textura de las rocas, lo que lleva a que puedan ser deformadas bajo la accin de esfuerzos dirigidos. Consecuencias del aumento de la temperatura: El aumento de la temperatura provee mayor energa de activacin para la recristalizacin de los minerales. Tambin produce mayor difusin de los iones y esto aumenta la eficiencia de las transformaciones metamrficas. Los minerales que contienen componentes voltiles (H2O, CO2) son menos estables y se produce la prdida de estos componentes, por lo que los minerales recristalizados pueden ser menos ricos en voltiles dependiendo de la intensidad del metamorfismo. 3.- Fuerzas Deformantes direccionales: Presin dirigida o presin de cizalla, produce cambios en la forma del material. Estas fuerzas actan en direcciones particulares y causan la alineacin de los minerales, produciendo foliacin en las rocas. Dependiendo de la direccin particular de las fuerzas, se desarrollan estructuras y texturas tpicas. Esto se ilustra a continuacin:

  • S. Lo Mnaco, Geoqumica/2008

    Extensin

    Budines

    Compresin

    Pliegues

    Cizalla

    Fracturas

    4.- Actividad Qumica de Fluidos La accin de los fluidos qumicos activos es un parmetro importante del metamorfismo, aunque estos no aaden ni sustraen materia, catalizan las reacciones qumicas. Solo voltiles como H2O y CO2 pueden ser excluidos del sistema y estos son agentes activos durante los cambios producidos por el metamorfismo. Las siguientes figuras muestran el efecto de la accin del agua como catalizador de reacciones de metamorfismo.

  • S. Lo Mnaco, Geoqumica/2008

    Cuando ocurre adicin o sustraccin de material el proceso es METASOMATISMO

    Durante el metasomatismo, a diferencia del metamorfismo que es Isoqumico, ocurren cambios en la composicin qumica, pero el volumen molar se mantiene. El Metasomatismo es ISOVOLUMTRICO. Esto en general ocurre asociado a las ltimas etapas de la consolidacin magmtica, donde se produce la emisin de fluidos con una composicin rica en voltiles que pueden reaccionar con la roca caja. Este fenmeno tambin se produce por la circulacin de aguas subterrneas que se calientan por la proximidad de un magma.

    aguas metericas subterrneas que se calientan por la proximidad de un magma

    aguas juveniles o magmticas asociadas a la ltima etapa de la diferenciacin magmtica

    5.- Tiempo: Tiempo necesario para que ocurran las reacciones durante el metamorfismo y la difusin de los iones, para la recristalizacin o formacin de nuevos minerales. TIEMPO GEOLGICO.

  • S. Lo Mnaco, Geoqumica/2008

    El conocimiento de los intervalos de presin y temperatura en los que se producen las reacciones de transformacin ha permitido establecer las facies metamrficas (conjunto de rocas metamrficas recristalizadas en un mismo intervalo de presin y temperatura). Las facies metamrficas se pueden agrupar en: Facies de alta presin: aumento de la presin manteniendo bajas temperaturas. Caractersticas de zonas de colisin continental reciente, o del prisma de acrecin en las zonas de subduccin. Facies de Esquistos azules y Eclogitas. Facies de alta temperatura: aumento de la temperatura y manteniendo bajas presiones. Caractersticas de las zonas prximas a una intrusin plutnica (metamorfismo de contacto). Facies de Albita- epidoto, hornblndicas-piroxnicas, y sanidnicas, segn aumentamos la temperatura). Facies intermedias: aumento simultneo de presin y temperatura. Caractersticas del metamorfismo regional. Facies de Zeolitas, Esquistos verdes, Anfibolita, y Granulita. El aumento de temperatura y presin puede dar lugar a la fusin de la roca, bien parcialmente, produciendo un bandeamiento, o de forma total. Cuando ocurre fusin se dice que se ha producido anatexis.

  • S. Lo Mnaco, Geoqumica/2008

    1. Lmite metamorfismo-diagnesis 2. Lmite metamorfismo-magmatismo (curva del granito y curva del basalto) Magmas de

    diferente composicin cristalizan. 3. Lado izquierdo de la curva de fusin del granito No ocurre fusin de la roca 4. Regin entre la curva de fusin del granito y la del basalto regin donde ocurre anatexis, que

    depende de la composicin del material rocoso sometido a este proceso y a la presencia o ausencia de voltiles.

    5. Campo del metamorfismo 6. Lnea de la izquierda es el gradiente geotrmico mnimo de la corteza basado en una T = 300

    C a una profundidad de 30 Km. Reacciones metamrficas. Las reacciones en el metamorfismo cuando se producen por cambios en presin y temperatura, se pueden considerar como un sistema cerrado (los elementos que intervienen son componentes ya existentes en la roca). Estas reacciones quedan registradas en los miner

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